TaC-kattega grafiidist tiigli valiku juhend

Kõrgtemperatuuril kristallide kasvatamise ja epitaksia/sadestamise seadmetes täidab grafiittiigel korraga kolme rolli: termiline piir, reaktsiooniliides ja potentsiaalne saasteallikas. / saastumisbarjäär. SellepärastTaC-kattega grafiidist tiiglidmuutuvad üha tavalisemaks – TaC-kiht pakub kõrgemat temperatuuritaluvust, tugevam korrosioonikindlus, ja lisandite migratsiooni parem pärssimine, säilitades grafiidi eelised ja leevendades samal ajal selle nõrkusi.

1) Milliseid probleeme saab TaC-kate lahendada?

A. Korrosioonikindlus
Näiteks ränikarbiidi (SiC) kasvu ja sellega seotud epitaksiaalprotsesside puhul võivad räni sisaldavad ühendid kõrgel temperatuuril – koos vesiniku ja potentsiaalselt halogeenkeemiaga – põhjustada grafiidikomponentide pidevat korrosiooni ja jõudluse halvenemist. Tööstusharu aruanded märgivad ka, et ränirikkas, söövitavas atmosfääris üle 2000 °C võivad grafiidist tiiglid juba mõne tsükli järel tõsiselt laguneda, samas kui katted, näiteks TaC, võivad vastupidavust oluliselt parandada.

B. Vähenenud osakesed ja süsiniku migratsioon
Kui grafiidiosakesed või süsiniku migratsioon sisenevad kasvuliidesesse või sadestusvööndisse, võivad need otseselt ilmneda defektide, inklusioonide, suurema dislokatsioonitihedusena ja võivad isegi põhjustada pöördumatut kambri saastumist. Tõkkekihina on TaC eesmärk muuta termiline stabiilsus ja faasidevaheline inerts paremini kontrollitavaks. Käimasolevad uuringud näitavad ka TaC-katteid, mis aitavad pärssida grafiidi sublimatsiooni/struktuuri lagunemist ja parandavad termilist stabiilsust kristallide kasvukeskkondades. ②

C. Laiem protsessiaken
Paljud inimesed käsitlevad tiiglit tarbekaupadena, aga praktikas toimivad nad nagu„piiritingimuste generaatorid.”Kui tiigli pind püsib stabiilsena, muutuvad termilise välja ja gaasifaasi reaktsioonid korratavamaks. Kui katte adhesioon on ebapiisav – mis viib mikropragude või lokaliseeritud permeatsioonini –, algab protsessi triiv sageli sealt. Katte ja grafiidi vahelise liidese tugevuse spetsiaalsed uuringud on seda juba käsitlenud kui peamist muutujat, mis mõjutab monokristalli kasvu jõudlust.

2) Kus see kõige sobivam on?

• Ülikõrge temperatuuriga, väga söövitav keskkond

• Kasvu-/sadestumisetapid on osakeste ja metalliliste lisandite suhtes äärmiselt tundlikud

• Suuremahulised tootmisliinid, mis vajavad pikemat eluiga ja tihedamat konsistentsi

3) Kuidas valida TaC-kattega grafiidist tiiglit

TaC-katmine ei ole üks universaalne protsessimeetod. CVD-näitena on kirjanduses esitatud suhteliselt süstemaatilist arutelu TaC/SiC CVD-sadestamise ja toimivuse iseloomustamise üle grafiitpindadele.

Erinevad teed viivad erinevate tulemusteni:

• Tihedus ja läbilaskvus:Mida tihedam on kate, seda paremini blokeerib see gaaside/aurude põhjustatud aeglast läbitungimist soodustavat korrosiooni.

• Paksus ja pinge:Paksuse suurenedes suurenevad ka termiline pinge ja pragunemise oht, mis nõuab paremat protsessi juhtimist.

• Remonditavus ja järjepidevus:Masstootmine sõltub partiidevahelisest ühtlusest ja sellest, kas ümbertöötlemist/ümbervärvimist saab usaldusväärselt teha.

4) Peamised sissetuleva kontrolli kriteeriumid

• Välimus ja pinna seisukord:nõelaaugud, lohud, soomuste/kalasoolise tekstuuriga tekstuur, lokaalne värvimuutus/hallikas

• Paksus ja ühtlus:servad, nurgad ja põhi on alad, mis on kõige tõenäolisemalt õhukesed

• Nakketugevus / termilise löögi vastupidavus:tuleb määratleda selged katsemeetodid ja praagi/tagasilükkamise kriteeriumid

• Mikropraod ja poorsus:(praktikas koos ülaltooduga loetletud)

• Saastumise kontroll:metalliliste lisandite, halogeenijääkide ja osakeste puhtusastme sisaldus peaks olema jälgitav